Тампонажная смесь

 

ТАМПОНАЖНАЯ СМЕСЬ, состоя- , щая из портландцемента, пылевидной топливной золы и саморассыпающегося шлака феррохромового производства, отличающаяся тем, что, с целью повыщения прочности цементного камня, а также улучшения реологических характеристик и уменьшения плотности тампонажного раствора на ее основе в температурных условиях холодных скважин, она содержит указанные компоненты в следующих количествах , мас.% Портландцемент 10-50 Пылевидная . . . топливная зола25-40 Саморассыпающийся шлак феррохромового производства 25-50

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

09) (11) 4(51) Е 21 В 33/138

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВМ

25-40 зола

Саморассыпающийся шлак феррохромового производства

25-50

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2! ) 36 16 755/22-03 (22) 2 1, 04, 83 (46) 07. 01. 85. Вюл. Р (72) Н.Х. Каримов, В.И. Петерс, Н.В.Тренкеншу, N.À. Танкибаев и Н.А.Губкин (71) Актюбинское отделение Казахского научно-исследовательского геологоразведочного нефтяного института (53) 622.245.42(088.8) (56) 1. Данюшевский В.С. и др. Справочное .руководство по тампонадным материалам.. М., "Недра", 1973, с. 78-87.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 840291, кл. Е 21 В 33/!38, 1977, (54)(57) ТАМПОНАЖНАЯ СМЕСЬ, состоящая из портландцемента, пылевидной топливной золы и саморассыпающегося шлака феррохромового производства, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочности цементного камня, а также улучшения реологических характеристик и уменьшения плотности тампонажного раствора на ее основе в температурных условиях .

"холодных" скважин, она содержит укаэанные компоненты в следующих количествах, мас.Х

Портландцемент 10-50

Пылевидная топливная

1 1133379 -2

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к цементированию.

Известны тампонажные смеси, содержащие кремнеземистые компоненты 5 н тонкодисперсной форме — диатомит, трепел, опока, пылевая зола, получающиеся при сжигании форсуночного твердого топлива — каменного угля, торфа, горючих сланцев (1) . !О

Недостатком данных смесей является низкая прочность, полученного на их основе цементного камня, Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является 15 тампонажная смесь с облегчающими добавками из промышленных отходов, 1которая содержит, мас, Х:

Портландцемент 50-65

Пылевая 20 топливная

1 7-25 эола г

Саморассыпающийся шлак производства 25 феррохрома 18-25

Тнердение тампонажного камня из этой смеси происходит при повышенной температуре (50 — 20)ОС f2) .

Недостатком известной тампонажной смеси является повышенная температура твердения камня, что позволяет использовать ее только в условиях "горячих" скважин, т,е. при температуре не ниже 50 С, В услоI!

И виях же холодных скважин из не ст ная тампонажйая смесь имеет низкие прочностные показатели. Кроме .того, известной смеси присуще незначительное уменьшение плбтности раствора в виду малого до 50Х содержания

40 отходов производства облегчающих добавок.

Известен способ приготовления тампонажного раствора по ГОСТ 1581-78 путем смешивания тампонажной смеси 45 с жидкостью затнорения в сферической чашке и перемешивания полученного раствора в течение 3 мнн вручную с момента вливания воды, Недостатком способа является не- 50 значительная гомогенизация раствора, что ведет к неполной гидратации вяжущих компонентон и незначительной ранней прочности камня.

Цель изобретения — повьппение проч" ности цементного камня, а также снижение плотности и улучшение реологических характеристик раствора на основе известной тампонажной смеси в температурных условиях "холодных" скважин, Указанная цель достигается тем, что тампонажная смесь, состоящая из портландцемента, пылевидной Tîïливной золы и саморассыпающегося шлака феррохромоного производства, содержит эти компоненты н следующих количествах, мас. :

Портландцемент 10-50

Пылевая топлинная зола 25-40 . Самор ассыпающийся шлак феррохромового производства 25-50

Пылевая топливная зола, входящая в состав предлагаемой тампонажной смеси — тонкодисперсный порошок, образуется при сжигании каменного угля

Карагандинского бассейна, и является производственным отходом. Зола может быть отнесена к снерхкислым эолам.и характеризуется следующим химическим составом, X: SiO 55, А120326,7, Fe209 4,58, Сао 3,64, MgQ 1,44, SO 2,52,.п.п.п. 6,12.

Плотность золы 2,6 — 2,3 г/см . . Саморассыпающийся шлак — промьппленный отход Актюбинского завода ферросплава производства рафинированного флюсового феррохрома, также тонкодисперсный порошок. Минералогический состав саморассыпающегося шлака характеризуется высоким содержанием (до 85X) двухкальциевого силиката, причем на 65-80 последний представлен в ниде малоактивной

11-модификации и до 5Х в виде р =С S.

Плотность шлака 2,76 г/см . Химический состав, мас. : CaQ 50,5, MgO 11,1, А1 0 5,1, Fe0 0,66, SiO

26,6, Сг 0 5,2, п.п.п. 1,26.

Данные отходы производств содержат в своем составе фазы, способные реагировать с водой, образуя гидратные соединения, нерастворимые в воде, образующие камень с,практически низкой прочностью.

Деэинтеграторный способ приготовления тампонажной смеси заключается в следующем, После затворения тампонажный раствор обрабатывается в дезинтерграторе при режимах, обеспечивающих

379 4

Согласно ТУ-21-20-36-78 раствор облегченной тампонажной смеси должен иметь растекаемость не менее

18,0 см.

Тампонажные смеси 35 — 39 по своим реологическим характеристикам.не соответствует ТУ-21-20-236-78, после обработки раствора растекаемость

его равна 15,0 см, т.е. ниже допус- .

10 "гимого значения.

Дезинтеграторная обработка, обеспечивающая окружную скорость частиц раствора от 35 до 140 м/с, ведет к активной гомогенизации и активизации составляющих компонентов, значительно повышает гидратационную активность шлака и золы. В результате этого образуется дополнительное количество новообразований, повышающих прочность цементного камня.

Прочностные. показатели камней, полученных из обработанных растворов тампонажных смесей, увеличивают-. ся, так, например, дпя смесей 25 †: 29 увеличение достигает пяти раз.

Причем наибольшее увеличение проч" ности, наилучшая реология раствора по сравнению с образцами, полученными без применения дезинтеграторной обработки, наблюдается при определенном режиме обработки, а именно

35 — 140 м/с окружной скорости частиц.

После обработки раствора в режимах, обеспечивающих окружную скорость частиц 30 м/с и 145 м/с, происходит значительное снижение его растекаемости до значений, которые не соответствуют ТУ-21-20-36-78, т.е. снижается ниже 18,0 ам.

3 1133 окружную скорость частиц 35-140 м/с.

Такая механическая обработка раствора из тампонажной смеси ведет к значительному повышению гидратационной активности шлака и золы, В результате чего образуется дополнительное количество новообразований повышающих прочность тампонажного камця. Использование дезинтеграторной технологии приготовления смеси позволяет значительно улучшить реологические характеристики тампонажного раствора.

Исходные компоненты:- цемент Новотроицкого завода, пылевая зала и саморассыпающийся шлак производства феррохрома, водоцементное отношение газстоянное .и равно 0,55, вода затворенная водопроводная.

Пример. Берут 2,0 кг портлендцемента, 4,0 KI золы, 4,0 KI" саморассыпающегося.шлака и перемешивают. Из смеси приготавливают раствор (согласно ГОСТ 1581-78) и затем. обрабатывают в дезинтеграторе при числе оборотов и =9000 об/мин, что обеспечивает окружную скорость части 105 м/с. Из обработанного раствора формуют образцы-баночки размером

4>4>16 см и ставят на двухсуточное . хранение при 22+2 С в водную среду.

В таблице даны результаты исследований прочности тампонажных смесей, входящих в предельные значения и выходящих эа них.

Введение в смесь 50 -90X отходов производств в виде золы и саморассыпающегося шлака позволяет значительно снизить плотность т3ампонажного раствора до 1,54 г/см . Тампонажная смесь 1 см.таблицу1. имеет соответствующую плотность {1,65 — 1,54 г/см

5 что соответствует ТУ-21-20-36-78.

Смеси 1 — 4 не входят в облегченные тампонажные смеси ТУ-21-20..-36-78, 1 так как плотность этой смеси равна

1 70 г/см.

Использование дезинтеграторной обработки растворов, полученных из тампонажных смесей позволяет значительно улучшить его реологические свойства.

Таким образом, предлагаемая тампонажная смесь и способ ее приготовления позволяют значительно повысить реологические характеристики раствора и прочность камня на его основе.

Предлагаемая тампонажная смесь высокоэкоиомична, так как значительно сокращает затраты цемента за счет введения в смесь до 90Х отходов .

50 производств, не требующих предварительной обработки.

1133379

Х.

О

Ы н СО С» О М О

С 4 С4 СЧ ест 1 СО О Ф М Л Ф СО О

СЧ СЧ л Г1 О\ СО

С4 СЧ N

О . О л л

О О ССе

1О е л л О бсср М О О О л Ol л сс Ln О . О л

М О О

О О

О О е\ л

О1 О

O л

Ch . С л

Х

Р»

С! !

С

Ф д

Се .Х

О О О с е О О ес1 сс1 О O Q О И

О О Ф О О е .е М О б ! ! ! ! ! ! ! 3 С С М б . е М М СС е Г е Ю еГ

О О . О сС» О О О О О сс) Л О О

О О .4" М О Г е :е С 4 CV О Л ! ! ! ! ! ! !

М сЪ - сЪ cV М М М с"1 с4 . . - - -б- М

Ф л- цР О1 О - л — с 1 л Ф СО с4

Ю Ф Ое 0 сс е Ф О сО О -1 е сс1 и е

СС» О О О О ! л ! л е л л

О О Ф Ф О О Ое Ф О О

СЧ С 4 С 4 СЧ СЧ С 4

ln а a . a e a s 0

М л О с1 л О М Л О е

М Ф Ф Ф -, О О О О О О

° л л л л л л

О О О\ ОЪ . Ch Ol Ch Ch О1 О1 мЪ Л Д Ф О О О О О Ф И 01 Л

С » С 4 СЧ С 4 С 4 С4 С4 С 4 СЧ

СО Ф Ф Ф О О О) О О Ю Ю ес»

CV .× СМ CV СЧ СЧ СЧ С4

О О .О О О О О О О О О О .-> O

Л Л Л Л Ф \а е,О еО lC) ln ln О \ tn In

СМ М, ССЪ ле СО Ch Q С 4

1133379

3) х

cd

Ю cd

"г х о ь4

Е»

cd

CCl х и х х1l

u x ). о щ А о о о о о с Ъ вЂ” О О с Ъ

t l f I оЪ ал сЪ о о о с ъ сч сч

1 ссЪ ссЪ ссЪ ф> 3 с Ъ с Ъ с ъ Vl l0 Сч. l

l (О О

e eOcd

Е o,cd

weve 0, хххххок

СЪ Х 0, Ы Ь» Cd V

О съ с»Ъ сеЪ

ОЪ с Ъ О Я о

f ссЪ о о о 0 0

1 A

Е о и и д ох с» о со иЪ

0О

ОЪ 0 Ф 0 сЪ ссЪ л, е (°

Ф»cc

E f Е»

v e v

Ф Ф 0 Е

0» И X v о о о о л л л л ф л л л сЪ а сЪ л л л ф

О О О О л л ° \ ф CO ф . ф ссЪ л со х х

Й

1 о о

Х

О

О.

Г»

Х E л л v

0 сЧ о

Cd

Ф о

Е» х

Ф х о

И

Х о л.е

О Х 40, VVOecd

Ф>Х М 8 3 а х m o ойхххд Фоах

ОИЙМО0, ъ о сЪ О О а сЪ О - О сЪ ссЪ О О м ! (с Ъ О 1 с"Ъ сЧ О О О Ю съ t I (I I (I I I I, сЪ сСЪ сС1 ссЪ И сЪ сСЪ се е ЧЭ Ю Ф сЧ ф сеЪ и ф се)

Се) Л Л 0 ° 0Ъ О

O аЪ O CCl СЧ O Л CO С сч с ъ 5 3 < сч с"ъ с ъ с»ъ ° сч сч

O O O O О !

° ° л ° л

o = — — I в о сЧ сч сч сч сЧ сЧ

0 с»ъ О, О О ссЪ И есЪ ссЪ ссЪ О О О

: с Ъ с Ъ с»Ъ С Ъ С Ъ . сеЪ с Ъ - с»Ъ 3 Ф

»

О О. О О . О ccl ссЪ. ссЪ Ф ссЪ О О -Ъ с Ъ "»Ъ с»Ъ с»Ъ с»Ъ с»Ъ сеЪ с»Ъ с"Ъ с»Ъ о о о о о о о о о о о

4 -Ф о о г съ съ съ с1 съ сч сч сч

Ф л ф Ссс О » «сЧ c»l W ссЪ 0 сч сч сч сч сч сч сч сч

1!33379

10 и х

31

О р

О

Ю о> ! l л с>! и с>) 0

E"» Е Е «d

О э .О а

Х «d О Е а х t o м и

«4 «3! >Х

Е Х «>! О

Х а Х ««! х

«Q c аа Q> «d

c4 tt е е О >с> а

О м м

«> > Ц1 Г\ Ю

О -0 O O а е а м м м м

«d ««! О Е

Сс> g Е 0

"7 т ! а

0 О «!! ««!

«б ° Э Е абак « о

О Ф и A Х Х «-4

X Й >Х «d О IQ Х о и 55 х и а

Х «> >

«U о а а «D

Х!

Э

Х

«d

Х Х с") Х я

Я

О

Е

Х

Ф! а !

» cd

О а и

О а «Q Е

ФФООо1ЛООО,О сС »С> СЧ O O O D Ф СЧ ! I i i ! i л л о с> д а».>

O О Л Л О О О

О О Л «ч — O О

О О

>с>» > - >.О с»О >.О »>

СС\ «Г >«l

>> 1 а л сс сО О

>.>с> 00 CO м .4 .4 сО сп сО t сц с м сО О> Ф сс> л и >с>

О «« «1 О Е О

«-р с> с> .4 м а > «С> сс1 >> > а > «> > И

О O О О О О O О а а а а а а л л >> 1 >>"> сс > и м

О -О О О О С О О О О О О б > с«1 Ю >» > с«> сс>»"> Г1

О О O О «-> O O»l >Л «Л Л

Ф -Ф .Ф -4 -Ф

«-» «- О «-) P О д н . ц а и

« 4 с!

CO Cn O — « м ., v r со м м м м м м м м

1133379

=1 х о

Х о

Ф

Ц ( (=((о х

Х (o u а м

v <ч

g.

Э о а

Й (fd а

Э х х х о

>П л л л л о л м см

u u о Ф

X Q, а о (,Р» ° Ц

l и

1 Ф (( а >о о о

Е»

Ф а о (- х

>х о х а

О а м

О Л О м»» м

C) м аv.(о

О м о

0(X л

Л

Е

u v о-х (Д м О л л

>> ( (E» э v а о х X

C) л

00 ь л

У л л х х

Ф Э х, о а х

1 о а

Ф

Р\ (» и

1:( о х о а Э а э х

Я А

lg l

Ф 5l х

Э Ц

1» о

О

С 4

>л м и

Э х (l

Е» (:( а о е

О

СЧ

1 о

5 A х и

Э х и и

c4 (Эt х л х х х

Ф

foal

Ф

>»

Е и и

Г»

Х

Е» х о

t» х

Э х о

1»

Е о х х ф

М

Ц о

l

u x

v u

>х

Q, ф

v ("

fg

Э

1 х х

1 .

Ф

Е х

Э а о сч О м м1 л

СО Л О e eV < Ч О с4

>О Ch >Г1 л

О О СО М1 <1

О О -З. Ч М О Л СО Oi с